1795年1月18日安娜·帕夫諾夫娜出生于加特契納宮，她是保羅一世和瑪麗亞·費奧多羅夫娜的第八個孩子，第六個女兒，因此她一出生便獲得了俄羅斯女大公殿下的頭銜。她從小跟隨著母親在羅曼諾夫家族的避暑勝地——普希金城長大。她小時候經(jīng)常與她的兩個弟弟，尼古拉·帕夫洛維奇大公（未來的沙皇尼古拉一世）和米哈伊爾·帕夫洛維奇大公一起玩耍。安娜接受了全方位的教育，包括多門外語和數(shù)學(xué)。她很擅長制作手工藝品和繪畫。1809年， 拿破侖在向安娜的姐姐葉卡捷琳娜·帕夫洛夫娜求婚失敗后，把目光轉(zhuǎn)向了安娜。但是皇太后瑪麗亞·費奧多羅夫娜以女兒“年齡尚小”、“月信不穩(wěn)”等理由拒絕了拿破侖，拿破侖因此對俄羅斯公主們失去了興趣，轉(zhuǎn)而向奧地利皇帝弗朗茨二世17歲的女兒，瑪麗·路易絲女大公求婚。

1816年2月21日，安娜·帕夫諾夫娜在圣彼得堡冬宮的小教堂中與奧蘭治親王威廉結(jié)婚 ，威廉后來成為了荷蘭國王威廉二世。1815年時她的兄長亞歷山大一世就曾經(jīng)在維也納會議上提議過這樁婚事以作為聯(lián)盟的象征。由于在羅曼諾夫家族的歷史上，不能強迫任何人與他們不喜歡的人結(jié)婚，威廉在婚禮之前就被邀請到俄羅斯，這使得安娜有機會與威廉相處并互相了解對方。在他們結(jié)婚的時候，盡管安娜自己仍然信仰俄羅斯的東正教，但是經(jīng)協(xié)商，威廉的孩子以后將信仰新教并且成為一名新教徒。亞歷山大·普希金為慶祝安娜的婚禮創(chuàng)作了一首名為“獻給奧蘭治親王（To the Prince of Orange）”的特別的詩篇�；楹�，這對夫婦在俄羅斯待了一年。

婚后，安娜·帕夫諾夫娜對俄羅斯和荷蘭巨大的差別感到無比震驚，特別是在荷蘭隨之而來的更為苛刻的階級制度和不同等級之間的分離，因為在俄羅斯王室成員與公眾之間的距離并不遙遠，她很難調(diào)整自己去適應(yīng)這個環(huán)境。直到1830年比利時革命之前，這對夫婦一直居住在布魯塞爾。安娜喜歡布魯塞爾遠遠超過北方，因為在這她能夠時刻回憶起自己的祖國。這座城市讓她的天性得到了充分的發(fā)揮。她還在這里建造了一所為貧窮婦女和女孩提供縫紉教育的學(xué)校（1832年），以及為在比利時革命中受傷的士兵們創(chuàng)辦了一家醫(yī)院（1830年）。

安娜的婚姻如同暴風(fēng)雨一般。一開始，安娜認為自己的身份優(yōu)越于威廉。1829年，她的幾件珠寶被盜，她懷疑是自己的丈夫偷走了它們，因為那段時間她的丈夫負債累累并且與經(jīng)常與她懷疑的對象混在一起。她丈夫的私通行為激發(fā)了他們倆之間的矛盾。直到1843年他們一直處于分居狀態(tài)。然而，安娜卻一直在不斷調(diào)節(jié)丈夫和公公之間的關(guān)系，并試圖緩和他們之間因政治矛盾而引起的緊張氣氛。盡管安娜有非常強烈的政治欲望，但是除此之外，她并不參與任何的政治活動。她被認為是一名聰明機智，心思細膩，忠于家庭并且性格暴躁的女性。她在荷蘭期間，一直在學(xué)習(xí)荷蘭的語言，歷史和文化，并且建立了50多座孤兒院。

1840年10月7日， 安娜的公公荷蘭國王威廉一世的退位，威廉二世登基，同時，她也成為了荷蘭王后。1842年1月1日，她成為了第343個被授予瑪麗亞·路易莎王后皇家勛章的女爵士。

她被認為是一位莊嚴高貴，自大傲慢，遠離公眾的王后。她的荷蘭語比她那經(jīng)常說法語的丈夫講得更好，但是她維持了嚴格的禮儀規(guī)范，從來沒有成為一名受歡迎的王后。她重視排場，禮節(jié)，正式典禮和宗教儀式。安娜·帕夫諾夫娜經(jīng)常與她在俄羅斯的母親和兄弟們通信，并且十分珍惜她對祖國的記憶：她成立了一個俄羅斯男孩合唱團，合唱團的每個成員都穿著傳統(tǒng)的俄羅斯服裝。她曾經(jīng)說過，盡管她曾經(jīng)成為了荷蘭的王后，但她依舊是俄羅斯的女大公。

當(dāng)她成為王太后時，安娜離開了皇宮，她退出了宮廷生活，開始隱居。她和她的兒媳婦相處的并不好，1855年時，她曾因為和兒子威廉三世爆發(fā)沖突后要返回俄羅斯，但是最后，她并沒有這么做。

安娜·帕夫諾夫娜與荷蘭國王威廉二世育有五名子女：

位于北荷蘭省的安娜·保羅娜市就是以她的名字命名的。

一位名為西博爾德的荷蘭植物學(xué)家為了紀念她就以她的名字命名了一個樹屬——泡桐屬（Paulownia），現(xiàn)在一般將“Paulownia tomentosa”稱為“毛泡桐”。